TP : Signaux périodiques

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1 TP : Signaux périodiques Objectifs : -savoir utiliser l oscilloscope pour mesurer des tensions et des durées QCM : Voici trois signaux : -savoir déterminer les caractéristiques d un signal périodique -application à l électrocardiogramme a. b. c. 1. Quel/quels signal/signaux peut-on qualifier de continu(s)? 2. Quel/quels signal/signaux peut-on qualifier d alternatif(s)? 3. Quel/quels signal/signaux peut-on qualifier de sinusoïdale(s)? 4. Quel/quels signal/signaux peut-on qualifier de périodique(s)? 5. Pouvez-vous donner des exemples de choses de la vie de tous les jours que nous pouvons qualifier de «périodiques»?

2 I. L oscilloscope : L oscilloscope est un instrument de mesure permettant de visualiser l évolution d une tension en fonction du temps. C'est un appareil indispensable à tout électronicien, pour vérifier le bon fonctionnement d'un appareil que l'on a fabriqué, ou pour déterminer avec précision la partie défaillante d'un appareil en panne. Vous allez maintenant, chacun votre tour, afficher un signal : (0) : écran (1) : bouton de mise en marche/arrêt (2) : bouton permettant de régler l appareil en position basse (position 0), et de faire des mesures en position milieu et haute (3) : bouton gauche-droite (pour déplacer le signal horizontalement) (4) : bouton haut-bas voie A ((10) pour la voie B) (pour déplacer le signal verticalement) (5) : sensibilité horizontale (durée de balayage, temps mis par le signal pour avancer d un carreau) (6) : sensibilité verticale voie A ((12) pour la voie B) (nombre de volts par carreau) L écran n est pas gradué. Ce sont les boutons de sensibilité horizontale et verticale qui permettent de déterminer la valeur d un carreau (appelé division). Ce sont des boutons d échelle. (7) : réglage de l intensité du faisceau (8) : détermine la position du point de départ (9) : variation progressive du temps de balayage (11) : si enfoncé, inversion de la voie B Étape 1 : mettre en marche l oscilloscope en appuyant sur le bouton (1). Placer le bouton (2) en bas à gauche sur 0 afin de faire le réglage du zéro. Appuyer sur le bouton YA, tous les autres boutons carrés voisins et au-dessus ne doivent pas être enclenchés. Les boutons (8) et (9) doivent être tournés à fond à gauche. Étape 2 : avec les boutons (3) (gauche-droite), (4) (haut-bas), 5 (sensibilité horizontale) et (6) (sensibilité verticale), faire en sorte d'obtenir une droite horizontale au milieu de l'écran. Étape 3 : brancher le générateur 6V-tension continue sur l oscilloscope, voie A.. Étape 4 : placer le bouton (2) sur la position du milieu. Qu observez-vous? Étape 5 : brancher le générateur 12V-tension alternative sur l oscilloscope, voie A. Si la courbe obtenue ne vous satisfait pas, tourner les boutons (5) et (6) jusqu à obtenir une tension alternative sinusoïdale et périodique sur votre écran. Vous ferez en sorte de faire afficher au moins une période. Les boutons (5) et (6) vous donnent les valeurs des échelles choisies pour l axe du temps et l axe de la tension.

3 Si votre courbe n est pas fixe, alors vous pouvez la stabiliser en tournant le bouton (8). Lorsque vous pensez avoir ce qu il faut, appelez l un des étudiants pour qu il vérifie. Entraînez-vous chacun votre tour à régler l oscilloscope et à faire apparaître la bonne courbe. Une fois votre travail validé, dessinez la courbe obtenue, repassez en rouge le motif élémentaire et écrivez les échelles des deux boutons (sensibilité horizontale et verticale). L écran permet de mesurer : - Horizontalement : - Verticalement : Calculer la période T et la tension maximale Umax. Petit rappel : Exercice d application : Déterminer la valeur de la période T, de la tension maximale Umax, ainsi que de la fréquence f de la courbe ci-contre.

4 II. L électrocardiogramme : L électrocardiogramme est un examen indolore utilisé en cardiologie pour dépister un trouble cardiaque (tachycardie, bradycardie ) ou diagnostiquer des maladies du muscle ou de l enveloppe du cœur (infarctus du myocarde ). Il consiste à enregistrer les signaux électriques provenant du muscle cardiaque à différents endroits du corps (thorax, bras et jambes) à l aide de différentes électrodes. L allure des signaux diffère selon l endroit où se trouve l électrode. À chaque battement de coeur, pour une personne non malade, on observe le signal électrique suivant : La zone autour du point P indique la contraction des oreillettes, celle entre les points QRS indique la contraction des ventricules (systole) et celle autour du point T indique le moment où les ventricules reviennent au repos (diastole) et se remplissent de sang. Connaissez-vous une méthode simple pour mesurer votre rythme cardiaque? 1) Voici la mesure d un rythme cardiaque normal sur un électrocardiogramme normal. Il a été fait sur papier, dont la vitesse de déroulement est v = 25mm/s.

5 Pourquoi peut-on qualifier le cœur de «générateur de tension variable»? 2) Rappeler la formule qui permet de calculer la vitesse. 3) Sachant qu un carreau équivaut à une distance de 5 mm et que le papier se déroule à une vitesse de 25 mm/s, calculer le temps écoulé pour 1 carreau. 4) En vous aidant du résultat trouvé dans la question 3, calculer la période T des battements du cœur. 5) Rappeler la formule qui permet de calculer la fréquence f. En vous aidant du résultat trouvé dans la question 4, calculer la fréquence du battement du cœur humain en Hertz? 6) Convertir ce résultat en nombre de battements par minute. 7) Voici deux autres enregistrements, catégorisés d anormaux.

6 Comme fait précédemment, déterminer pour chacun d entre eux leur période respective T A et T B, puis leur fréquence respective f A et f B en battements par minute. 8) À partir des résultats trouvés, proposer une définition des termes «tachycardie» et «bradycardie».